JPS62277082A - モ−タ速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野コ 本発明は、設定速度がデジタル値で与えられた場合に、
そのままデジタルデータを用いてモータの回転速度制御
を行なうモータ速度制御装置に関する。

［従来の技術］ 印字装置や作図装置（ＸＹプロッタ）やロボット等に組
込まれている直流サーボモータの回転速度を制御するモ
ータ速度制御装置は、一般的に、第４図のように構成さ
れている。すなわち、図中１はモータ２を回転駆動する
モータ駆動回路であり、このモータ駆動回路１の制御端
子ＧにＨレベルのモータ・オン信号が印加されれば、モ
ータ２が既に回転中の場合は回転速度が徐々に増加し、
モータ２が停止中の場合は回転開始する。一方、制御端
子ＧにＬレベルのモータ・オフ信号が印加されると、モ
ータ２の回転速度は順次低下して所定時間後に回転停止
する。またモータ２の回転方向はモータ駆動回路１の回
転方向端子Ｆ／πに印加される回転方向信号によって制
御される。

またモータ２の回転軸近傍にはこのモータの回転速度お
よび回転角度位置を検出する位置エンコーダ３が取付け
られている。この位置エンコーダ３は例えば回転軸が１
回転すると１パルスを出力する。したがって、位置エン
コーダ３から出力されるエンコーダパルス信号のパルス
間隔の逆数、すなわち周波数はモータ２′の回転数に比
例する。

この回転数に比例した周波数を有するエンコーダパルス
信号は周波数電圧（Ｆ／Ｖ）変換器４へ入力され、回転
数に対応した直流の検出電圧に変換される。そして、こ
の検出電圧は比較器５の（＝）個入力端子へ入力される
。比較器５の（＋）個入力端子には速度設定器６にて設
定された設定電圧が入力される。比較器５の出力信号は
モータ駆動回路１の制御端子Ｇへ入力される。

このようなモータ速度制御装置において、速度設定器６
の設定電圧がＦ／Ｖ変換器４の検出電圧より高い場合は
比較器５からＨレベルのモータ・オン信号がモータ駆動
回路１へ印加され、逆に実際の回転速度が設定速度を上
回ると比較器５からモータ駆動回路１へＬレベルのモー
タ・オフ信号が印加される。そして、最終的にはモータ
２の回転速度は速度設定器６で設定された設定速度に収
束する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のようなモータ速度制御装置におい
ても次のような問題があった。すなわち、近年、前述し
た印字装置、プロッター、ロボット等はマイクロコンピ
ュータで制御される場合が一般的であり、装置に組込ま
れたモータの回転速度もマイクロコンピュータにて制御
される。したがって、当然マイクロコンピュータから出
力される設定速度データはデジタル値である。

その結果、デジタル値で出力された設定速度データをＡ
／Ｄ変換器を用いてアナログ値へ変換した後、前記比較
器５へ印加する必要がある。

また、第４図に示すように、一般にモータ２の回転速度
は位置エンコーダ３にてエンコーダパルス信号として検
出され、このエンコーダパルス信号の周波数をＦ／Ｖ変
換器４でアナログの検出電圧に変換している。

このように多くの変換器を使用すると装置全体が複雑化
する。また、アナログ値で速度制御する場合は高い制御
精度を得ることは困難であった。

本発明はこのような事・情に基づいてｔされたものであ
り、その目的とするところは、エンコーダパルス信号の
パルス時間間隔だけクロック信号のクロックを設定速度
に対応する最大カウント値に達するまでカウントするカ
ウンタ回路を用いることによって、デジタル・アナログ
間の変換器を用いることなく、簡単な回路構成でもって
、そのままデジタルデータを用いてモータの回転速度制
御を実施できるとともに、制御精度を向上できるモータ
速度制御装置を提供することにある。

また、別の発明の目的は、上記目的に加えて、正逆回転
可能なものにおいて、モータ停止時における停止信号入
力から停止までの所要時間を短縮できるモータ速度制御
装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のモータ速度制御装置は、モータを回転駆動する
モータ駆動回路と、モータの回転速度を検出して回転速
度に対応するパルス間隔を有するエンコーダパルス信号
を出力する位置エンコーダと、このエンコーダパルス信
号のパルスエツジ入力およびモータ起動信号入力に応動
してクロック信号のカウントを開始し、カウント値が外
部から入力されたモータの設定速度に対応する最大カウ
ント値に達したときのみカウント動作を停止するととも
にカウントアツプ信号を出力するカウンタ回路と、エン
コーダパルス信号のパルスエツジ入力にてタイムアツプ
信号をラッチしてモータ制御回路ヘモータ・オン信号を
送出するラッチ回路とを設け、さらに、モータ停止信号
が入力されると、モータ駆動回路へ強制的にモータ・オ
フ信号を印加するようにしたものである。

さらに別の発明においては、上記発明に加え、モータ駆
動回路によってモータを入力された回転方向信号に対応
した方向に回転駆動すると共に、モータの回転方向を検
出する回転方向検出器を備え、モータ停止信号入力に応
動して、回転方向信号と回転方向検出器の検出信号が一
致したときのみモータ駆動回路へ強制的にモータ・オフ
信号を印加するようにしたものである。

［作用］ このように構成されたモータ速度制御装置において、モ
ータを起動する場合又はモータの速度が設定速度に達し
ていない場合は、エンコーダパルス信号のパルスエツジ
間隔が長いので、モータ起動信号又はエンコーダ信号の
パルスエツジがカウンタ回路へ入力して、クロック信号
のクロックのカウントが開始され、カウント値がモータ
の設定速度に対応する最大カウント値に達するまえに次
のパルスエツジが入力することはない。したがって、カ
ウント値が最大カウント値に達した時点でカウントアツ
プ信号が出力される。そして、このカウントアツプ信号
は、次のパルスエツジにてラッチ回路にラッチされ、モ
ータ駆動回路ヘモータ・オン信号として送出される。し
たがって、モータの速度は上昇する。

そして、モータの速度が設定速度を越えると、前記エン
コーダパルス信号のパルスエツジ間隔が短くなり、カウ
ンタ回路においてクロック信号のカウント値が前記最大
カウント値に達するまえに次のパルスエツジが入力して
しまう。したがって、カウントアツプ信号は出力されな
いので、次のパルスエツジにてラッチ回路には前記カウ
ントアツプ信号とは逆レベルの信号がラッチされ、モー
タ駆動回路ヘモータ・オフ信号が送出される。その結果
、モータの速度は低下する。

また、モータ停止信号が入力されると、前述と同様にモ
ータ駆動回路ヘモータ・オフ信号が送出される。

さらに、別の発明の作用は、モータの加速・減速制御は
上記作用と同じであるが、モータ停止信号が入力した時
点で、回転方向信号と実際の回転方向が一致したときの
みモータ駆動回路ヘモータ・オフ信号を送出する。すな
わち、逆にモータを急激に停止させる場合は、モータ停
止信号を出力するとともに回転方向信号を逆転すること
によって短時間にモータを停止できる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例のモータ速度制御装置の概略構成を示す
ブロック図である。すなわち、図中１１はカウンタ回路
であり、このカウンタ回路１１のデータ端子ＤＡＴＡに
は外部のマイクロコンピュータからデジタル表示された
モータの設定速度に対応する最大カウント値ＮＯが入力
される。また、クロック端子ＣＫにはクロック信号ａが
入力される。ロード端子ＬＤにはオアゲート１２を介し
てモータ起動信号すが入力される。そして、ロード端子
ＬＤの入力信号レベルがＬレベルからＨレベルに変化す
るとそのパルスエツジに応動して、データ端子ＤＡＴＡ
の最大カウント値Ｎ。を内部レジスタに取り込む。同時
にクロック端子ＣＫに入力されているクロック信号ａの
カウントを開始する。そして、カウント値が最大カウン
ト値Ｎ。に達した時点で出力端子ＭＡＸからＨレベルの
カウントアップ信号ｆを送出する。このカウント動作は
イネーブル端子ＥＮがＬレベルに変化した時点で停止す
る。すなわち、イネーブル端子ＥＮはインバータ１３を
介して出力端子ＭＡＸに接続されているので、Ｈレベル
のカウントアツプ信号ｆが出力されるとカウント動作は
停止する。また、ロード端子ＬＤに新たなパルスエツジ
が検出されるとカウント値はクリアされ新たにＯからカ
ウント動作を再開する。

カウンタ回路１１の出力端子ＭＡＸはラッチ回路として
のＤ型のフリップフロップ１４の入力端子りへ接続され
ている。このフリップフロップ１４のクリア端子Ｃ，Ｌ
にはモータ停止信号が入力され、プリセット端子ＰＲに
は前記モータ起動信号すが入力されている。さらに、出
力端子Ｑの出力信号Ｃはモータ駆動回路１５の制御端子
Ｇへ印加される。前記フリップフロップ１４は、プリセ
ットＦＪ　子Ｐ　Ｒにモータ起動信号のＨレベルパルス
か入力すると、無条件にセットされ、出力端子ＱからＨ
レベルのモータ・オン信号が送出される。

逆にクリア端子ＣＬにＨレベルのモータ停止信号が入力
するとこのフリップフロップ１４は強制的にクリアされ
、出力端子ＱからＬレベルのモータ・オフ信号が送出さ
れる。

また、トリガ端子Ｔにパルス信号が入力すると、この信
号のパルスエツジに応動して入力端子りに印加されてい
る信号をラッチして出力端子Ｑから送出する。

モータ駆動回路１５にはモータ１６が接続され、制御端
子ＧにＨレベルのモータ・オン信号が印加されている期
間中はモータ１６の回転速度を増加させ、制御端子Ｇに
Ｌレベルのモータ・オフ信号が印加されると、モータ１
６への駆動電流を遮断する。したがって、モータ１６の
回転速度は徐々に低下して所定時間後に停止する。

このモータ１６の回転軸近傍にはモータ１６の回転速度
と回転角度位置を検出するための位置エンコーダ１７が
配設されており、この位置エンコーダ１７から回転速度
に逆比例するパルス間隔を宵するエンコーダパルス信号
ｇが出力される。この出力されたエンコーダパルス信号
ｇは前記フリップフロップ１４のトリガ端子Ｔへ入力す
るとともに、前記オアゲート１２の他方の入力端子を介
してカウンタ回路１１のロード端子ＬＤへ入力される。

このように構成されたモータ速度制御装置の動作を第２
図のタイムチャートを用いて説明する。

ます、時刻ｔ。にてモータ起動信号すのパルスが立上が
ると、フリップフロップ１４のプリセット端子ＰＲにパ
ルスが印加され、出力端子ＱからＨレベルのモータ・オ
ン信号がモータ駆動回路１５へ送出される。その結果、
モータ１６は回転開始する。また、時刻ｔｏにてカウン
タ回路１１のロード端子ＬＤにパルスが入力され、デー
タ端子ＤＡＴＡの最大カウント値Ｎ０が内部レジスタに
設定される。同時にクロック信号ａのクロックのカウン
トを開始する。そして、カウント値が最大カウント値Ｎ
ｏに達した時刻ｔ１にて出力端子ＭＡＸからＨレベルの
タイムアツプ信号ｆが出力される。なお、カウンタ回路
１１のカウント値が０から最大カウント値Ｎ、までに達
するに要する時間Ｔｏは速度設定データが変更しない限
り常に一定値である。

モータ１６が回転開始して、時刻ｔ２にてエンコーダパ
ルス信号ｇのパルスが立上がると、このパルスエツジに
てフリップフロップ１４が入力端子りに入力されている
Ｈレベルのカウントアツプ信号ｆをラッチして出力端子
ＱからＨレベルのモータ・オン信号が送出される。すな
わち、モータ駆動回路１５には継続してモータ・オン信
号が印加されている。時刻ｔ２にてエンコーダパルス信
号ｇのパルスが立上がると、カウンタ回路１１のカウン
ト値がクリアされ、出力端子ＭＡＸの出力信号もＬレベ
ルへ解除される。そして、最大カウント値を再度取込み
、クロックのカウント動作を０から再開する。時刻ｔ２
から前述の所定時間Ｔｏ経過した時刻ｔ３にてカウント
値が最大カウント値Ｎ。に達すると、出力端子ＭＡＸか
ら再びＨレベルのカウントアツプ信号りが出力される。

さらに、時刻ｔ４にてエンコーダパルス信号ｇのパルス
が立上がると、再びカウンタ回路１１は新たなりロック
のカウント動作を開始する。このように、エンコーダパ
ルス信号ｇにおけるパルス時間間隔Ｔがカウント値がＯ
から最大カウント値Ｎｏまで達するに要する時間Ｔｏよ
り長い限り、すなわち、モータ１６の回転速度が設定速
度より低い限り、フリップフロップ１４からＨレベルの
モータ・オン信号が継続してモータ駆動回路１５へ印加
される。

そして、時刻ｔ５にてモータ１６の回転速度が設定速度
を越えると、エンコーダパルス信号ｇのパルス間隔Ｔが
前述の所定時間Ｔｏを越える。したがって、カウンタ回
路１１において、クロックのカウント値が最大カウント
値Ｎ、に達しない時刻ｔ６にて次のパルスがロード端子
ＬＤへ入力される。その結果、カウント値はクリアされ
、再びＯからカウント動作を開始する。したがって、出
力端子ＭＡＸからタイムアツプ信号ｆが送出されること
はない。しかして、時刻ｔ６にてフリップフロップ１４
のトリガ端子Ｔにエンコーダパルス信号ｇのパルス立上
りが生じると、入力端子りに入力されているＬレベル信
号をラッチして出力端子ＱからＬレベルのモータ・オフ
信号がモータ駆動回路１５へ印加される。その結果、モ
ータ１６は減速する。

このようにモータ１６の回転速度が設定速度より低い場
合はモータ駆動回路１６へＨレベルのモータ・オン信号
が送出され、回転速度が設定速度より高い場合はモータ
駆動回路１５へＬレベルのモータ・オフ信号が送出され
る。つたがって、モータ１６の回転速度は設定速度に収
束する。

なお、モータ１６の回転速度を変更する場合はカウンタ
回路１１のデータ端子ＤＡＴＡへ印加するＲ大カウント
値Ｎｏを変化させればよい。

また、Ｈレベルのモータ停止信号すをフリップフロップ
１４のクリア端子ＣＬへ印加すると、入力端子り、　　
トリガ端子Ｔおよびプリセット端子ＰＲの信号レベル状
態に係わらず、このフリップフロップ１４はクリアされ
、出力端子ＱからＬレベルのモータ・オフ信号をモータ
駆動回路１５へ送出する。したがって、モータ１６は減
速開始し、所定時間後に停止する。

このようにデジタル値で与えられた速度設定データをそ
のまま用いてモータ１６の速度を制御できるので、従来
装置のように、デジタル・アナログ間の変換器を用いる
必要ない。また、デジタル値で制御することによって、
モータ速度制御の精度を向上できる。

第３図は本発明の他の実施例に係わるモータ速度制御装
置の概略構成を示すブロック図であり、第１図の実施例
と同一部分に同一符号を付して重＋Ｕする説明を省略す
る。

この実施例のモータ駆動回路１２は第４図のモータ駆動
回路１と同様に回転方向端子Ｆ／πを有し、この回転方
向端子Ｆ／Ｒに正方向回転を示すＨレベルの回転方向信
号が入力されると、モータ１６の回転方向を正方向に設
定する。逆に逆方向回転を示すＬレベルの回転方向信号
が入力されると、モータ１６の回転方向を逆方向に設定
する。

この回転方向信号はモータ駆動回路２１の回転方向端子
Ｆ／Ｒへ入力されるとともに、排他的ノアゲート２２を
介してアンドゲート２３の一方の入力端子へ入力される
。また、モータ停止信号はこのアンドゲート２３の他方
の入力端子へ入力され、アンドゲート２３の出力信号が
フリップフロップ１４のクリアヒ端子ＣＬへ入力される
。

また、モータ１６の回転軸近傍には前述の位置エンコー
ダ１７の他に、この位置エンコーダ１７と回転軸回りの
角度位置を多少ずらせた位置に、回転方向を検出するた
めに位置エンコーダ１７と同一構成のサブ位置エンコー
ダ２４が設置されていている。そして、各位置エンコー
ダ１７．２４から出力されるエンコーダパルス信号およ
びサブエンコーダパルス信号は回転方向検出器２５へ入
力される。この回転方向検出器２５は入力した各エンコ
ーダパルス信号のパルス立上り位相位置からモータ１６
の回転方向を検出する。そして、モータ１６が正回転し
ている場合はＨレベルの検出信号を前記排他的ノアゲー
ト２２の他方の入力端子へ送出し、モータ１６が逆回転
している場合はＬレベルの検出信号を排他的論理和ゲー
ト２２の他方の入力端子へ送出する。

このように構成されたモータ速度制御装置において、回
転方向信号をいずれか一方に固定した状態でモータを起
動して設定速度に制御する動作は第１図の実施例とほぼ
同じであるので説明を省略する。

そして、このモータ１６を急速に停止する場合の制御動
作を説明する。まず、モータ停止信号をＨレベルに変化
する前に、回転方向信号の信号レベルを反転する。する
と、モータ駆動回路２１はモータ１６に今までとは逆方
向の電圧を印加するので、モータ１６は逆転しようとす
る。しかし、モータ１６には一般に慣性負荷が作用して
いるために、モータ１６はすぐには逆転できず、急速に
減速を開始する。したがって、この状態においては、回
転方向信号と回転方向検出器２５の検出信号との信号レ
ベルは一致しなくなる。したがって、排他的ノアゲート
２２の出力信号はＬレベルになる。次にこの状態でモー
タ停止信号をＨレベルに変化する。しかし、アンドゲー
ト２３が成立しないので、フリップフロップ１４のクリ
ア端子ＣＬにＨレベルの信号が印加されない。したがっ
て、モータ・オン信号は出力されたままであり、モータ
１６には逆方向の通電が継続される。

これにより、モータ１６は急減速を続け、ある時停止し
、次の瞬間に逆方向に回転を始めようとする。しかし、
この瞬間に回転方向信号と実際の回転方向が一致するの
で、排他的ノアゲート２２の出力信号がＬレベルからＨ
レベルへ変化スる。

その結果、アンドゲート２３が成立してフリップフロッ
プ１４のクリア端子ＣＬの信号レベルがＨ。

レベルとなり、このフリップフロップ１４がクリアされ
、出力端子ＱからＬレベルのモータ・オフ信号がモータ
駆動回路２１へ印加される。この状態においては、モー
タ１６はほぼ停止状態か又はごく低い速度で回転してい
るので、停止までに要する時間は非常に少ない。

このように、回転方向信号と実際の回転方向とが一致し
た状態のみ、入力されたモータ停止信号を有効とするこ
とによって、モータ停止信号入力に同期して直ちにモー
タ１６に対する通電を遮断する場合に比較して、モータ
停止信号入力時刻からモータが実際に停止するまでに要
する時間を大幅に短縮できる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、エンコーダパルス
信号のパルス時間間隔だけクロック信号のクロックを設
定速度に対応する最大カウント値に達するまでカウント
するカウンタ回路を用いている。したがって、デジタル
・アナログ間の変換器を用いることなく、簡単な回路構
成でもって、そのままデジタルデータを用いてモータの
回転速度制御を実施できるとともに、モータ速度の制御
精度を向上できる。

また、正逆回転可能なものにおいては、モータ停止時に
おける停止信号入力から停止までの所要時間を短縮でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるモータ速度制御装置
の概略構成を示すブロック図、第２図は同実施例の動作
を示すタイムチャート、第３図は本発明の他の実施例に
係わるモータ速度制御装置の概略構成を示すブロック図
、第４図は従来のモータ速度制御装置を示すブロック図
である。 １１・・・カウンタ回路、１２・・・オアゲート、１３
・・・インバータ、１４・・・フリップフロップ（ラッ
チ回路）、１５．２１・・・モータ駆動回路、１６・・
・モータ、１７・・・位置エンコーダ、２２・・・排他
的ノアゲート、２３・・・アンドゲート、２４・・・サ
ブ位置エンコーダ、２５・・・回転方向検出器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータを回転駆動するモータ駆動回路と、前記モ
   ータの回転速度を検出して回転速度に対応するパルス間
   隔を有するエンコーダパルス信号を出力する位置エンコ
   ーダと、このエンコーダパルス信号のパルスエッジ入力
   およびモータ起動信号入力に応動してクロック信号のカ
   ウントを開始し、カウント値が外部から入力された前記
   モータの設定速度に対応する最大カウント値に達したと
   きのみカウント動作を停止するとともにカウントアップ
   信号を出力するカウンタ回路と、前記エンコーダパルス
   信号のパルスエッジ入力にて前記タイムアップ信号をラ
   ッチして前記モータ制御回路へモータ・オン信号を送出
   するラッチ回路と、モータ停止信号入力に応動して前記
   モータ駆動回路へ強制的にモータ・オフ信号を印加する
   モータ停止手段とを備えたことを特徴するモータ速度制
   御装置。
2. （２）モータを入力された回転方向信号に対応した方向
   に回転駆動するモータ駆動回路と、前記モータの回転方
   向を検出する回転方向検出器と、前記モータの回転速度
   を検出して回転速度に対応するパルス間隔を有するエン
   コーダパルス信号を出力する位置エンコーダと、このエ
   ンコーダパルス信号のパルスエッジ入力およびモータ起
   動信号入力に応動してクロック信号のカウントを開始し
   、カウント値が外部から入力された前記モータの設定速
   度に対応する最大カウント値に達したときのみカウント
   動作を停止するとともにカウントアップ信号を出力する
   カウンタ回路と、前記エンコーダパルス信号のパルスエ
   ッジ入力にて前記タイムアップ信号をラッチして前記モ
   ータ制御回路へモータ・オン信号を送出するラッチ回路
   と、モータ停止信号入力に応動して、前記回転方向信号
   と前記回転方向検出器の検出信号とが一致したときのみ
   前記モータ駆動回路へ強制的にモータ・オフ信号を印加
   するモータ停止手段とを備えたことを特徴するモータ速
   度制御装置。